Объяснить, что такое устойчивость ядер

Из факта убывания средней энергии связи для нуклидов с массовыми числами больше или меньше 50-60 следует, что для ядер с малыми энергетически выгоден процесс слияния — термоядерный синтез, приводящий к увеличению массового числа, а для ядер с большими — процесс деления. В настоящее время оба этих процесса, приводящих к выделению энергии, осуществлены, причём последний лежит в основе современной ядерной энергетики, а первый находится в стадии разработки.

Детальные исследования показали, что устойчивость ядер также существенно зависит от параметра — отношения чисел нейтронов и протонов. В среднем для наиболее стабильных ядер^[11] , поэтому ядра лёгких нуклидов наиболее устойчивы при , а с ростом массового числа всё более заметным становится электростатическое отталкивание между протонами, и область устойчивости сдвигается в сторону (см. поясняющий рисунок).

Если рассмотреть таблицу стабильных нуклидов, встречающихся в природе, можно обратить внимание на их распределение по чётным и нечётным значениям и . Все ядра с чётными значениями этих величин являются ядрами лёгких нуклидов , , , . Среди изобар с нечётными A, как правило, стабилен лишь один. В случае же чётных часто встречаются по два, три и более стабильных изобар, следовательно, наиболее стабильны чётно-чётные, наименее — нечётно-нечётные. Это явления свидетельствует о том, что как нейтроны, так и протоны, проявляют тенденцию группироваться парами с антипараллельными спинами, что приводит к нарушению плавности вышеописанной зависимости энергии связи от ^[2].

Таким образом, чётность числа протонов или нейтронов создаёт некоторый запас устойчивости, который приводит к возможности существования нескольких стабильных нуклидов, различающихся соответственно по числу нейтронов для изотопов и по числу протонов для изотонов. Также чётность числа нейтронов в составе тяжёлых ядер определяет их способность делиться под воздействием нейтронов^[3].

Устойчивость атомных ядер обеспечивается ядерными силами. То есть внутренними силами самого ядра. А вот, что такое ядерные силы и какова их природа пока неизвестно. Известно, что они есть в каждом ядре и, что энергия связи нуклонов ядра определяется количеством нейтронов в этом ядре. Чем больше нейтронов, тем ядро менее устойчиво. У элементов с порядковым номером Z более 83 вообще нет стабильных, устойчивых изотопов. Они все радиоактивны и рано или поздно все распадаются. Да и вообще само понятие устойчивость атомных ядер, понятие весьма относительное.
Например Re-187 неустойчивый, то есть радиоактивный изотоп. Он находится в процессе распада и когда-нибудь он, естественным образом, распадется. Но период полураспада у него так велик, что он считается устойчивым, стабильным. А вот если в ядро Re искусственно ввести извне быстрый нейтрон, то эта его хваленая устойчивость пропадет и он мигом распадется. Потому, что против такого лома, в виде лишнего нейтрона, у ядерных сил нет никакого приема. Резюме: устойчивость атомных ядер определяется не только ядерными силами, но и количеством нейтронов в ядре. Все должно быть сбалансировано. Дисбаланс это распад.